C++. «Друзья» класса. «Дружественные» классы и функции. Ключевое слово friend. Примеры

«Друзья» класса. «Дружественные» классы и функции. Ключевое слово friend. Примеры

Содержание

Поиск на других ресурсах:

1. Для чего используются так называемые «друзья» класса?

Бывают случаи, когда для заданного класса нужно объявить другой класс или функцию, которые должны иметь неограниченный доступ к внутренним переменным и методам класса. Такая необходимость возникает из сути решаемой задачи.

Если класс A объявляется «дружественным» к классу B, то объекты класса A имеют доступ ко всем членам данных и методам класса B. Если функция объявляется «дружественной» к некоторому классу, то из этой функции также есть неограниченный доступ к членам данных и методам этого класса.

Таким образом, «дружественный» класс или функция дополняют функционал класса в котором они объявлены как «дружественные».

⇑

2. Какая общая форма объявления «дружественного» класса? Ключевое слово friend

Чтобы объявить «друженственный» класс к данному классу, используется ключевое слово friend. Общая форма объявления «дружественного» класса к данному имеет вид:

class CClass
{
    // ...

    friend class CFriendClass;

    // ...
};

class CFriendClass
{
    // ...
};

где

CClass – класс, в котором объявляется «дружественный» класс CFriendClass. Все переменные (даже и private) и методы этого класса есть доступными для объектов класса CFriendClass;
CFriendClass – класс, который есть «дружественным» к классу CClass. Объявление «дружественного» класса CFriendClass к классу CClass может быть в любом месте тела класса – в границах объявления класса (между фигурными скобками { }).

⇑

3. Какая общая форма объявления «дружественной» функции к некоторому классу?

Объявление «дружественной» функции к классу начинается из ключевого слова friend. Общая форма объявления «дружеской» функции к классу имеет вид:

friend type FunName(parameters);

где

FunName – имя «дружественной» функции;
type – тип, который возвращается функцией FunName();
parameters – параметры «дружественной» функции. Чтобы получить объект нужного класса в функции FunName() целесообразно передать в эту функцию ссылку (или указатель) на объект этого класса.

Если нужно объявить «дружественную» функцию в некотором классе, то общий вид такого объявления следующий:

class CClass
{
    // ...

    friend type FunName(parameters);

    // ...
};

где

FunName – имя «дружественной» функции;
type – тип, который возвращается функцией FunName();
parameters – параметры «дружественной» функции.

⇑

4. В каком месте объявления класса можно объявлять «дружественный» класс или функцию?

Объявлять «дружественный» класс или функцию к заданному классу можно в любом месте или разделе класса в пределах его объявления (между фигурными скобками { } ).

⇑

5. Сколько «дружественных» функций и «дружественных» классов можно объявлять в теле класса?

Сколько угодно.

6. Как получить объект нужного класса в «дружественной» функции, чтобы иметь доступ ко всем его членам? Пример

Чтобы получить объект нужного класса в функции целесообразно передать в эту функцию ссылку (или указатель) на объект этого класса.

Например. Пусть задан класс с именем CMyClass. Нужно объявить «дружественную» функцию к этому классу, которая называется FriendFun(). Функция возвращает параметр типа int.

Объявление класса CMyClass и «дружественной» функции в классе имеет следующий вид:

// объявление класса CMyClass, в котором есть "дружественная" функция FriendFun()
class CMyClass
{
    // тело класса
    // ...

    friend int FriendFun(CMyClass &);

    // ...
};

Реализация «дружественной» функции FriendFun():

int FriendFun(CMyClass & mc)
{
    // использование объекта класса mc для доступа к членам класса CMyClass
    // ...
};

⇑

7. Пример объявления класса, который есть «дружественным» к другому классу

Пусть задан класс Number, содержащий целочисленную величину. Также задан класс RangeNum, содержащий величину Number но в границах заданного диапазона.

Чтобы из класса RangeNum можно было иметь доступ к приватной переменной num класса Number, класс RangeNum объявляется «дружественным» к классу Number.

Листинг классов Number и RangeNum имеет вид:

// класс, реализующий целое число
class Number
{
    // объявление "дружественного" класса RangeNum к классу Number
    friend class RangeNum;
    int num;

    public:
    // конструкторы
    Number() { num = 0; }
    Number(int num) { this->num = num; }
};

// объявление класса RangeNum, содержащего число Number в заданных пределах
class RangeNum
{
    Number num; // объект класса Number - простое целое число
    int min; // нижняя граница числа num
    int max; // верхняя граница числа num

    public:
    // конструктор класса
    RangeNum()
    {
        // доступ к private-члену класса Number, так как RangeNum есть "дружественным" к Number
        num.num = 0;

        // установление диапазона 0..99 по умолчанию
        min = 0;
        max = 99;
    }

    // методы доступа
    int GetNum(void)
    {
        return num.num; // доступ к приватному члену из "дружественного" класса Range
    }

    void SetNum(int nnum)
    {
        num.num = nnum; // доступ к приватному члену из "дружественного" класса Range
        if (num.num>max) num.num = max-1;
        if (num.num<min) num.num = min;
    }

    // установление диапазона для num в заданных границах
    void SetRange(int min, int max)
    {
        this->min = min;
        this->max = max;
        if (num.num>max) num.num = max-1; // опять доступ через "дружественный" класс
        if (num.num<min) num.num = min;
    }
};

Использование классов в другом программном коде

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    // объект класса Range
    RangeNum r;
    int d;

    d = r.GetNum(); // d = 0

    r.SetRange(100, 200);
    r.SetNum(101);

    d = r.GetNum(); // d = 101
    r.SetRange(10, 20); // корректируется значение num

    d = r.GetNum(); // d = 19
    r.SetNum(-10);

    d = r.GetNum(); // d = 10

    return 0;
}

Если в классе Number в объявлении «дружественного» класса RangeNum

friend class RangeNum;

забрать ключевое слово friend, то в конструкторе и всех методах класса при доступе к num.num компилятор выдаст ошибку:

Number::num: cannot access private member declared in class 'Number'

⇑

8. Пример объявления функции, которая есть «дружественной» к другому классу

В примере объявляется класс Radius, содержащий величину радиуса некоторой геометрической фигуры. В классе объявляются:

одна скрытая (private) переменная radius;
методы Get() и Set() для доступа к переменной radius;
две внешних «дружественных» функции GetLength() и GetArea();
один «дружественный» класс Volume. В классе Volume объявляется внешний (public) метод GetVolume(), возвращающий объем шара заданного радиуса.

Листинг приложения типа «Win32 Console Application» следующий:

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
using namespace std;

// класс, который реализует величину радиуса геометрической фигуры
class Radius
{
    private:
    double radius; // скрытая переменная radius

    // объявление "дружественных" функций - в любом разделе класса Radius
    friend double GetLength(Radius &);
    friend double GetArea(Radius &);

    // объявление "дружественного" класса
    friend class Volume;

    public:
    // методы доступа к radius
    double Get(void) { return radius; }
    void Set(double nradius) { radius = nradius; }
};

// "дружественные" функции к классу Radius
// длина окружности
double GetLength(Radius & r)
{
    // доступ к private-члену radius класса из "дружественной" функции GetLength()
    return (double)(2 * r.radius * 3.1415);
}

// площадь круга
double GetArea(Radius & r)
{
    // доступ к private-члену radius класса из "дружественной" функции GetArea()
    return (double)(r.radius * r.radius * 3.1415);
}

// объявление "дружественного" класса
class Volume
{
    public:
    // класс содержит только одну функцию Volume
    double GetVolume(Radius * r) // функция получает указатель на Radius
    {
        // доступ к private-члену класса Radius из "дружественного" класса Volume
        return (double)(4.0 / 3.0 * 3.1415 * r->radius * r->radius * r->radius);
    }
};

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    // объект класса Radius
    Radius r;
    Volume v;
    double len, area, vol;

    r.Set(3);

    // вызов внешней "дружественной" функции GetLength()
    len = GetLength(r); // передача объекта класса Radius по ссылке

    // вызов внешней "дружественной" функции GetArea()
    area = ::GetArea(r); // передача по ссылке

    // вызов функции "дружественного" класса v
    vol = v.GetVolume(&r); // передача по указателю

    cout << "Length = " << len << endl; // Length = 9.4245
    cout << "Area = " << area << endl; // Area = 28.2735
    cout << "Volume = " << vol << endl; // Volume = 113.094

    return 0;
}

Как видно из вышеприведенного кода, «дружественные» функции получают входным параметром ссылку или указатель на объект класса, к членам данных и методам которого они имеют неограниченный доступ.

⇑

9. Особенности применения «дружественных» функций

О «дружественных» функциях можно сказать следующее:

«дружественная» функция не получает указатель this класса в котором она реализована
объекты классов передаются в «дружественную» функцию явно через параметры
«дружественные» функции не вызываются через объект класса, друзьями которого они есть
на «дружественные» функции не действуют спецификаторы доступа private, protected, public
«дружественная» функция не есть компонентой того класса к которому она «дружественна»
«дружественная» функция может быть «дружественной» по отношению к нескольким классам

⇑

Связанные темы

⇑

BestProg